本文選題：長周期波導光柵 + 高階Bragg波導光柵��； 參考：《天津理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著以波導光柵為代表的集成光器件的應用,人們對于波導光柵的研究愈發(fā)廣泛。波導光柵可以在LiNbO_3晶體,聚合物,玻璃等多種材料上制備出來,其結構設計多樣。目前常見的制作工藝包括:紫外光刻(UV),電子束刻蝕(EBL),聚焦離子束刻蝕(FIB),雙光束干涉等。LiNbO_3晶體自身具有電光效應,因而選用LiNbO_3晶體作為襯底制備而成的波導光柵可實現(xiàn)電控調諧。本文以x切LiNbO_3晶體作為襯底,通過光刻及鈦擴散工藝制作出二次鈦擴散長周期波導光柵。提出利用LiNbO_3波導制備工藝一次性制備的長周期波導光柵及高階Bragg波導光柵結構,并運用光刻及退火質子交換工藝一次性制作出長周期及高階Bragg波導光柵。具體工作內容如下:第一,對二次鈦擴散長周期波導光柵的結構及特性進行研究。理論上分析了光柵柵長及光柵周期的變化對透射譜特性的影響。耦合系數(shù)一定時,柵長增加,零值帶寬減小,光柵透射率先減小后增大。完全耦合時,透射率最小,且周期越大,中心波長越大。實驗上利用光刻及鈦擴散工藝在LiNbO_3單模波導上制作了周期為420微米的二次鈦擴散長周期波導光柵,并對光柵透射譜的測量進行了探究。第二,提出利用LiNbO_3波導制備工藝一次性制備的長周期波導光柵結構。理論上分析了波導寬度差、光柵柵區(qū)傾角的變化對透射譜特性的影響。隨著波導寬度差增大,零值帶寬減小,透射率呈現(xiàn)周期性變化。隨著柵區(qū)傾角減小,零值帶寬減小幅度變緩,透射率變化的周期變大。實驗上利用光刻及退火質子交換工藝在LiNbO_3晶片上一次性制作出周期為百微米量級的長周期波導光柵,并對光柵透射譜的測量進行了探究。第三,提出利用LiNbO_3波導制備工藝一次性制備的高階可調諧Bragg波導光柵結構。理論上分析了占空比,波導寬度差,柵區(qū)傾角,外加電壓等參數(shù)的變化對光柵反射譜的影響。隨著占空比增大,折射率調制度呈現(xiàn)周期性變化。在最佳占空比下,波導寬度差增大,最大反射率及零值帶寬均增大,中心波長向長波方向偏移。隨著柵區(qū)傾角的減小,最大反射率及零值帶寬增量幅度減小,中心波長偏移量減小。隨著外加電壓增大,光柵反射譜形狀不變,中心波長向長波方向偏移。實驗上利用光刻及退火質子交換工藝在LiNbO_3晶片上一次性制作出周期為微米量級的高階Bragg波導光柵,并對光柵光譜進行了測量及分析。
[Abstract]:With the application of integrated optical devices, such as waveguide gratings, the research of waveguide gratings is becoming more and more extensive. Waveguide gratings can be fabricated on LiNbO_3 crystals, polymers, glass and other materials. At present, the common fabrication techniques include: UV lithography, electron beam etching, focused ion beam etching, double beam interference and so on. Linbo _ 3 crystal has its own electro-optic effect. Therefore, the waveguide grating fabricated by LiNbO_3 crystal as substrate can be electrically tuned. In this paper, the secondary titanium diffusion long-period waveguide grating is fabricated by photolithography and titanium diffusion on x cut LiNbO_3 crystal substrate. Long period waveguide gratings and high order Bragg waveguide gratings fabricated by LiNbO_3 waveguide fabrication process are proposed. Long period and high order Bragg waveguide gratings are fabricated by photolithography and annealing proton exchange technology. The main contents are as follows: first, the structure and characteristics of the second-order titanium diffusion long-period waveguide grating are studied. The influence of grating gate length and grating period on transmission spectrum is analyzed theoretically. When the coupling coefficient is constant, the grating length increases, the zero bandwidth decreases, and the grating transmission decreases first and then increases. When fully coupled, the transmissivity is the smallest, and the longer the period is, the greater the central wavelength is. Using photolithography and titanium diffusion technique, a 420-micron second-order titanium diffusion long-period waveguide grating was fabricated on LiNbO_3 single-mode waveguide. The measurement of the transmission spectrum of the grating was investigated. Secondly, the long period waveguide gratings fabricated by LiNbO_3 waveguide fabrication process are proposed. The influence of waveguide width difference and grating dip angle on the transmission spectrum is analyzed theoretically. With the increase of waveguide width difference, the zero bandwidth decreases and the transmittance changes periodically. With the decrease of the inclination angle of the gate region, the amplitude of the zero bandwidth decreases and the period of the transmissivity increases. Using photolithography and annealing proton exchange process, the long period waveguide grating with a period of 100 micron order was fabricated on LiNbO_3 wafer at one time, and the measurement of the transmission spectrum of the grating was investigated. Thirdly, a high order tunable Bragg waveguide grating structure fabricated by LiNbO_3 waveguide fabrication process is proposed. The effects of the parameters such as duty cycle, waveguide width difference, grating dip angle and applied voltage on the grating reflectance spectrum are analyzed theoretically. With the increase of duty cycle, the refractive index modulation changes periodically. Under the optimal duty cycle, the waveguide width difference increases, the maximum reflectivity and zero bandwidth increase, and the center wavelength shifts to the long wave direction. The maximum reflectivity and the increment amplitude of zero bandwidth decrease with the decrease of the inclination angle of the gate, and the center wavelength offset decreases. With the increase of applied voltage, the shape of the grating reflectance spectrum is invariant, and the center wavelength shifts to the direction of long wave. High-order Bragg waveguide gratings with a period of micron order are fabricated on LiNbO_3 wafer by photolithography and annealing proton exchange process. The spectrum of the grating is measured and analyzed.
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN25

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;Simultaneous Strain and Temperature Measurement Using Single High-duty-cycle Sampled Fiber Bragg Grating[J];Semiconductor Photonics and Technology;2002年02期

2 張以謨 ,李川 ,劉鐵根 ,丁勝 ,呂且妮;Variable Wavelengths Fiber Bragg Gratings Written with A Phase Mask and Four Prisms[J];Chinese Journal of Lasers;2002年05期

3 ;Computer-Generated Holograms for Recording Multiple-Phase-Shifte Fiber Bragg Grating Corrugations[J];The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications;2002年04期

4 ;Simulation and Fabrication of Sampled Fiber Bragg Grating[J];Semiconductor Photonics and Technology;2003年01期

5 ;Dynamic Single/Dual-channel Filter with Tunable Fiber Bragg Gratings[J];Semiconductor Photonics and Technology;2003年01期

6 ;Simulation of Novel Tunable Nonlinear Chirped Fiber Bragg Grating[J];Semiconductor Photonics and Technology;2003年04期

7 ;Novel Tunable PMD Compensation Technology Using Linear Chirped Fiber Bragg Grating[J];Semiconductor Photonics and Technology;2004年03期

8 ;Photoluminescence and X-ray Diffraction of Distributed Bragg Reflector[J];Semiconductor Photonics and Technology;2004年03期

9 信思金;Characteristics of Smart Concrete with Fiber Optical Bragg Grating Sensor[J];Journal of Wuhan University of Technology-Materials Science;2004年02期

10 ;Special Apodized Fiber Bragg Grating for Flat-top Band-pass Reflectivity Filter[J];Semiconductor Photonics and Technology;2004年04期

相關會議論文 前10條

1 屈麗;卓仲暢;蘇雪梅;;Slow and fast light in a Bragg gratings F-P cavity[A];第十五屆全國量子光學學術報告會報告摘要集[C];2012年

2 楊仕文;李宏福;;Bragg諧振腔新分析[A];中國電子學會真空電子學分會第十屆年會論文集（下冊）[C];1995年

3 任國斌;王智;婁淑琴;簡水生;;Bragg光纖的能帶結構與模式[A];全國第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學學術會議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

4 馬喬生;孟凡寶;常安碧;周傳明;;用模式匹配法研究Bragg反射腔[A];四川省電子學會高能電子學專業(yè)委員會第四屆學術交流會論文集[C];2005年

5 曾慧丹;劉煥文;唐國吉;;矩形Bragg防波堤引起線性長波共振反射的最優(yōu)配置[A];第十六屆中國海洋（岸）工程學術討論會論文集（上冊）[C];2013年

6 李營;朱鈞;李巖;張書練;;Bragg光纖光柵傳感應用中的關鍵技術[A];2004全國光學與光電子學學術研討會、2005全國光學與光電子學學術研討會、廣西光學學會成立20周年年會論文集[C];2005年

7 董小鵬;李杰;戎華北;周金龍;周建華;;少模光纖Bragg光柵及其在折射率測量中的應用[A];全國第十二次光纖通信暨第十三屆集成光學學術會議論文集[C];2005年

8 張威;倪愛清;王繼輝;冀運東;;基于光纖Bragg光柵對復合材料沖擊累計損傷的檢測[A];第17屆全國復合材料學術會議（復合材料檢測與測試技術分論壇）論文集[C];2012年

9 李朝歷;何明;姜山;阮向東;武紹勇;王偉;;Bragg曲線探測器在中重核的AMS測量中的應用[A];第十三屆全國核物理大會暨第八屆會員代表大會論文摘要集[C];2007年

10 張寶健;梁麗勤;;基于光纖Bragg光柵傳感器的水壩健康監(jiān)測系統(tǒng)設計[A];中國儀器儀表學會第十二屆青年學術會議論文集[C];2010年

相關博士學位論文 前10條

1 高帆;基于Bragg體光柵的光束近場特性與控制技術研究[D];蘇州大學;2016年

2 李柯;基于全數(shù)字超高頻雷達海浪Bragg與非Bragg散射機理研究[D];武漢大學;2015年

3 林晨曦;Bragg光纖帶隙調控光傳輸特性與工藝制備[D];清華大學;2007年

4 羅彬彬;光纖Bragg光柵傳感技術及其生化傳感應用研究[D];電子科技大學;2012年

5 于永森;Bragg光纖光柵的制作及在傳感器和光纖放大器中應用研究[D];吉林大學;2005年

6 程旭升;聚合物Bragg光纖光柵的制作及其傳感特性的研究[D];中國科學技術大學;2011年

7 鄒紅波;光纖Bragg光柵傳感系統(tǒng)若干技術研究[D];南京航空航天大學;2012年

8 吳曉冬;光纖Bragg光柵應變傳感技術及其應用研究[D];浙江大學;2005年

9 陸觀;光纖Bragg光柵在智能材料結構健康監(jiān)測中的應用研究[D];南京航空航天大學;2011年

10 黃雪峰;光纖Bragg光柵測量理論及其在動力工程中應用的研究[D];浙江大學;2008年

相關碩士學位論文 前10條

1 許俊飛;反射Bragg波長的信號解調與遠程監(jiān)測研究[D];昆明理工大學;2015年

2 王巧琴;基于Bragg光柵電磁軌道炮應變測試技術研究[D];南京理工大學;2015年

3 張飛翔;光纖Bragg光柵表面化學鍍銅工藝及溫度特性研究[D];西南科技大學;2015年

4 陳強;太陽光自動跟蹤及空心Bragg光纖傳輸系統(tǒng)研究[D];南京郵電大學;2015年

5 蘇陽;智能電網用光纖Bragg光柵傳感解調系統(tǒng)的設計[D];長春工業(yè)大學;2016年

6 陳興畢;變壓器漏磁熱損特征與光纖Bragg光柵在線監(jiān)測研究[D];昆明理工大學;2016年

7 張敏;線性淺水波越過系列弓形與旋輪線形潛堤的Bragg共振反射及優(yōu)化[D];廣西民族大學;2016年

8 趙唐林;空芯Bragg光纖及其在雙波長摻鉺光纖激光器中的應用[D];北京交通大學;2017年

9 田紅苗;基于相位掩模法的高階鈮酸鋰Bragg波導光柵的研究[D];天津理工大學;2017年

10 王釗;基于光刻的長周期及高階Bragg波導光柵的研究[D];天津理工大學;2017年

，

本文編號：1895611